摘要：通過多年的現(xiàn)場施工觀察及結(jié)合馬嶺河特大橋的承臺、墩、塔座大體積機(jī)制砂混凝土施工現(xiàn)場的絕熱升溫控制，特別是機(jī)制砂混凝土，機(jī)制砂與河砂比較，顆粒形狀粗糙，多棱角，顆粒內(nèi)部微裂紋多、空隙率大，比表面積大，石粉含量較高等原因，如果控制不好，機(jī)制砂混凝土拌和物不但工作性差，應(yīng)用不當(dāng)會造成機(jī)制砂混凝土抗裂性能和耐久性能受到不利影響。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)制砂混凝土；溫度應(yīng)力；裂縫；控制
　　概述：在工程建設(shè)中機(jī)制砂混凝土占著重要地位，在結(jié)構(gòu)工程中機(jī)制砂混凝土的裂縫較為普遍，特別是大體積機(jī)制砂混凝土工程，在施工中稍不謹(jǐn)慎，就會有不同程度的裂縫產(chǎn)生，從而影響機(jī)制砂混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，甚至?xí)�為工程運(yùn)行過程中帶來質(zhì)量隱患和安全隱患，機(jī)制砂混凝土的裂縫成因跟河砂混凝土不盡相同，雖然都是溫度裂縫，但由于機(jī)制砂與河砂的技術(shù)性能的差異，機(jī)制砂混凝土裂縫的成因和處理措施也不同。
　　一、機(jī)制砂混凝土裂縫形成的原因：機(jī)制砂混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化、機(jī)制砂混凝土的脆性和不均勻性、原材料的技術(shù)指標(biāo)控制不當(dāng)（機(jī)制砂的粉塵含量、堿骨料反應(yīng)）、基礎(chǔ)不均勻沉降等。溫度裂縫是機(jī)制砂混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，形成內(nèi)外溫差而在機(jī)制砂混凝土表面引起拉應(yīng)力；或是施工在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，也會在機(jī)制砂混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；或是在結(jié)構(gòu)運(yùn)行期間環(huán)境氣溫過大的突變也會在機(jī)制砂混凝土表面引起極大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出機(jī)制砂混凝土的抗裂能力時，溫度裂縫因此而產(chǎn)生。在大體積機(jī)制砂混凝土中內(nèi)部濕度的變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，在這種情況下，若養(yǎng)護(hù)不及時而使機(jī)制砂混凝土表面時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部機(jī)制砂混凝土的約束，也會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。機(jī)制砂混凝土同河砂混凝土一樣，都是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只是抗壓強(qiáng)度的10%左右，短期加載的極限拉伸變形和長期加載的極限位伸變形抵抗能力也非常有限的，加之在施工過程中若碎石和機(jī)制砂的粉塵含量等技術(shù)指標(biāo)控制不好、原材料不均勻、水灰比不穩(wěn)定、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析和澆筑過程中振搗不均勻等現(xiàn)象，至使同一構(gòu)件中強(qiáng)度不均勻，存在許多抗拉能力差異，溫度裂縫從構(gòu)件的薄弱部位出現(xiàn)。在鋼筋混凝土構(gòu)件中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，機(jī)制砂混凝土只是承受壓應(yīng)力，在構(gòu)件的邊緣部位出現(xiàn)了拉應(yīng)力，依靠機(jī)制砂混凝土自身承擔(dān)，此時機(jī)制砂混凝土表面會出現(xiàn)淺表裂紋。在施工中機(jī)制砂混凝土由最高溫度冷卻穩(wěn)定的溫度過程中，在機(jī)制砂混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。
　　二、溫度應(yīng)力的分析：根據(jù)機(jī)制砂混凝土溫度應(yīng)力的形成過程可分為三個階段：
　　（1）早期：自澆筑機(jī)制砂混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，高峰值一般出現(xiàn)在72小時左右，最終完約28天，這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時期在機(jī)制砂混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
　　（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至機(jī)制砂混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應(yīng)力主要是由于機(jī)制砂混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間機(jī)制砂混凝土的彈性模量變化不大。
　　（3）晚期：機(jī)制砂混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。
　　根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：（1）自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，機(jī)制砂混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。
　　（2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力特別是大體積機(jī)制砂混凝土（承臺、墩、塔座等），這兩種溫度應(yīng)力往往和機(jī)制砂混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。在施工控制中，要根據(jù)機(jī)制砂混凝土的內(nèi)部溫度情況準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小來建立模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算；機(jī)制砂混凝土的徐變對溫度應(yīng)力也有很大的影響，計(jì)算溫度應(yīng)力時，也應(yīng)綜合考慮徐變的影響。
　　三、機(jī)制砂混凝土溫度的控制和防止裂縫的措施：為了防止裂縫產(chǎn)生，減輕溫度應(yīng)力，采取以下措施對機(jī)制砂混凝土的溫度進(jìn)行控制：
　　（1）首選低熱水泥，機(jī)制砂混凝土的小化熱主要來源于水泥，水泥品種的選擇是關(guān)鍵的。
　　（2）采用改善骨料級配，用干硬性機(jī)制砂混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少機(jī)制砂混凝土中的水泥用量；
　　（3）拌合機(jī)制砂混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低機(jī)制砂混凝土的澆筑溫度；
　　（4）熱天澆筑機(jī)制砂混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
　　（5）在機(jī)制砂混凝土中埋設(shè)冷卻水管，通入循環(huán)水降溫；
　　（6）確定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免機(jī)制砂混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
　　（7）施工中長期暴露的機(jī)制砂混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；
　　在施工中，除了控制好機(jī)制砂混凝土的溫度外，還要注意改善機(jī)制砂混凝土的約束條件：合理地分縫分塊；避免基礎(chǔ)過大起伏；合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；此外，改善機(jī)制砂混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證機(jī)制砂混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要。
　　在機(jī)制砂混凝土的施工中，當(dāng)機(jī)制砂混凝土溫度高于外部溫度時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免引起機(jī)制砂混凝土表面的早期裂縫，在機(jī)制砂混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引和內(nèi)部會產(chǎn)生很大的溫差，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面溫差應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上機(jī)制砂混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力也會增大，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止機(jī)制砂混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。
　　為保證機(jī)制砂混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高機(jī)制砂混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，其主要作用為：
　　（1）機(jī)制砂混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使機(jī)制砂混凝土干縮變形，使用外加劑而減少機(jī)制砂混凝土的的拌和用水量。
　　（2）水灰比是影響機(jī)制砂混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使機(jī)制砂混凝土用水量減少。
　　（3）水泥用量也是機(jī)制砂混凝土收縮率的重要因素，摻加外加劑的機(jī)制砂混凝土在保持機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度的條件下可減少水泥用量。
　　（4）高效減水劑可以改善水泥漿的稠度，減少機(jī)制砂混凝土泌水，減少沉縮變形。
　　（5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的機(jī)制砂混凝土抗裂性能。
　　（6）機(jī)制砂混凝土同河砂混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于機(jī)制砂混凝土抗拉強(qiáng)度時裂縫就會產(chǎn)生。
　　（7）摻加外加劑可使機(jī)制砂混凝土密實(shí)性更好，可有效地提高機(jī)制砂混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。
　　（8）摻減水防裂劑后機(jī)制砂混凝土緩凝時間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
　　（9）摻外加劑機(jī)制砂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實(shí)踐中已多次進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對比和研究，這比單純的靠改善外部條件，更簡捷、更經(jīng)濟(jì)。
　　四、機(jī)制砂混凝土的早期養(yǎng)護(hù)：機(jī)制砂混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。機(jī)制砂混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：
　　1）防止機(jī)制砂混凝土內(nèi)外溫度差及機(jī)制砂混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
　　2）防止機(jī)制砂混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使機(jī)制砂混凝土的施工期最低溫度不低于機(jī)制砂混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
　　3）防止老機(jī)制砂混凝土過冷，以減少新老機(jī)制砂混凝土間的約束。
　　4）在機(jī)制砂混凝土結(jié)構(gòu)物表面加設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)，以約束機(jī)制砂混凝土的表面裂紋出現(xiàn)。
　　機(jī)制砂混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要作重于保持適宜的溫濕條件，一方面使機(jī)制砂混凝土免受濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，機(jī)制砂混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果，從理論上分析，新澆機(jī)制砂混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面機(jī)制砂混凝土最容易而且直接受到影響，因此機(jī)制砂混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。
　　結(jié)束語：以上對機(jī)制砂混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對于機(jī)制砂混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較、多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，機(jī)制砂混凝土的裂縫是完全可以避免的。
　　
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